IMPLANTIERBARES HöRGERäT MIT IM INNENOHR IMPLANTIERBAREM MONITARWANDLER

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Hörgerät zur Verbesserung der Hörfähigkeit mit:

- einem Eingangswandler, durch den eine mechanische Schwingung, die einem wahrzunehmenden Schallsignal zugeordnet ist, in ein elektrisches Signal wandelbar ist, - einem Ausgangswandler, durch den ein elektrisches Ausgangssignal in ein sich im Innenohr ausbreitendes Schallsignal wandelbar ist, und mit

- einer Verarbeitungsschaltung, die zwischen Eingangswandler und Ausgangswandler geschaltet ist und die das Eingangssignal in das Ausgangssignal umsetzt.

Ein derartiges Hörgerät ist aus der DE 42 21 866 C2 bekannt. Bei dem bekannten Hörgerät ist der Eingangswandler ein Biegeschwinger, der zwischen den langen Schenkeln von Hammer und Amboss angeordnet ist. Der lange Schenkel des Amboss ist dabei immobilisiert, so dass die vom Trommelfell auf den Hammer übertragene Bewegung vom Eingangswandler erfasst und in ein elektrisches Eingangssignal umgewandelt werden kann. Das Eingangssignal wird einer Verarbeitungselektronik zuge- führt und dort in ein Ausgangssignal umgesetzt. Mit dem

Ausgangssignal wird ein Ausgangswandler beaufschlagt, bei dem es sich um einen Flüssigkeitsschallsender handelt, der in die Stapesfußplatte eingesetzt ist und dort ein sich im Innenohr ausbreitendes Schallsignal erzeugt.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, dass dem Patienten das Resthörvermögen weitgehend genommen wird, da die Ossikelkette aufgrund der Fixierung des Amboss unterbrochen ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbesserung

der Hörfähigkeit zu schaffen, die dem Patienten sein Resthörvermögen lässt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst . In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.

Bei der Vorrichtung ist die Verarbeitungseinheit zusätzlich mit einem Monitorwandler verbunden, durch den ein sich im Innenohr ausbreitendes Schallsignal in ein Monitorsignal wandelbar ist. Außerdem erfolgt die Umsetzung des Eingangssignals in das Ausgangssignal in der Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit von dem Monitorsignal, das vom Monitorwandler erzeugt worden ist. Mit der Vorrichtung lassen sich aufgrund positiver, verstärkender Rückkopplung entstehende Resonanzen wirksam unterdrücken, da sich das im Innenohr ausbreitende Schallsignal mit dem Monitorwandler überwachen lässt. Die frequenzselektive Verstärkung der Verarbeitungseinheit kann dann so eingestellt werden, dass keine Resonanzen aufgrund positiver, verstärkender Rückkopplung entstehen. Dies lässt sich durch eine negative Verstärkung oder Abschwächung im Frequenzbereich der Resonanz erreichen oder indem im Frequenzbereich der Resonanz ein gegenphasiges Ausgangssignal erzeugt wird, das gegenüber der Phase des sich im Innenohr ausbreitenden Schallsignals um 180 Grad gedreht ist. Insofern ist es auch nicht notwendig, die Ossikelkette zu unterbrechen, um eine positive Rückkopplung zu unterbinden. Demnach kann dem Patienten auch das Resthörvermögen belassen werden.

Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung befindet sich der Eingangswandler im Bereich des Mittelohrs. Dabei kann es sich insbesondere um einen Eingangswandler handeln, der in der Mastoidhöhle des Mittelohrs verankert ist und die Bewegung des Ambosskörpers erfasst. Bei dieser Anordnung bleibt die Schallübertragung über die Ossikelkette erhalten.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der Ausgangswandler im Bereich des runden Fensters der Cochlea angeordnet. In diesem Fall kann der Abstand zwischen Ausgangswandler und Monitorwandler ausreichend groß gewählt werden, so dass keine unmittelbare Wechselwirkung zwischen Ausgangswandler und Monitorwandler über das Mastoid stattfindet, sondern Ausgangswandler und Monitorwandler lediglich über die Perilymphe wechselwirken.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Monitorwandler in das Innenohr im Bereich der Stapesplatte implantierbar. Dadurch ist es möglich, einen Phasenabgleich zwischen dem auf natürlichem Wege über die Ossikelkette übertragenen Schallsignal und dem vom Ausgangswandler erzeugten Schallsignal herbeizuführen.

Dementsprechend ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, die Phase des Ausgangssignals am Ort des Monitorwandlers mit der Phase des natürlichen Schallsignals abzugleichen, das über die Ossikelkette vom Trommelfell zum Ort des Monitorwandlers übertragen wird. Dadurch überlagern beide Signale am Ort des Monitorsignals ohne Phasendifferenz.

Zur Unterdrückung von Resonanzen, die aufgrund positiver Rückkopplung entstehen, kann die bei der Umsetzung des Eingangssignals in das Ausgangssignal vorgenommene Verstärkung des Eingangssignals frequenzselektiv in Abhängigkeit von der Ausgangsamplitude des sich im Innenohr ausbreitenden Schall - Signals eingestellt werden. Die Einstellung kann kontinuier- lieh adaptiv erfolgen oder einmalig konfiguriert werden.

Bei der Verarbeitungseinheit handelt es sich vorzugsweise um eine digitale Signalverarbeitungseinheit, die das Eingangssignal spektral zerlegt und in einer Vielzahl von Frequenzka- nälen verarbeitet. Auf diese Weise kann die Phase oder Verstärkungsfrequenz frequenzselektiv angepasst werden.

Bei dem Eingangswandler, dem Ausgangswandler und dem Monitorwandler handelt es sich vorzugsweise auf der Basis von Piezo- elementen hergestellte Wandler. Derartige Wandler sind in miniaturisierter Form erhältlich und weisen die notwendige Robustheit auf.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläu- tert werden. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Schnitt durch den Innenbereich eines menschlichen Ohres, das mit einer Hörprothese versehen ist.

Figur 2 ein Blockschaltbild der Hörprothese; und

Figur 3 ein Audiogramm zur Erläuterung der Funktion der

Hörprothese aus den Figuren 1 und 2.

In Figur 1 ist eine Schnittansicht durch einen Ohrkanal 1, ein Mittelohr 2 und ein Innenohr 3 dargestellt. Der Ohrkanal

I ist von einem Trommelfell 4 abgeschlossen, an dem ein Schenkel 5 eines Hammers 6 anliegt. Der Hammer 6 liegt an einem Amboss 7 an, dessen Schenkel 8 mit einem Steigbügel 9 zusammenwirkt. Der Steigbügel 9 wird auch Stapes genannt. Eine Stapesfußplatte 10 schließt zusammen mit einer Membran

II ein ovales Fenster 12 ab. An das ovale Fenster 12 schließt sich eine Gehörschnecke 13 an, die auch als Cochlea bezeich- net wird. Die Gehörschnecke 13 verfügt über eine Scala Tympa- ni 14, die über ein Helicotrema 15 in eine Scala Vestibuli 16 übergeht. Die Scala Vestibuli 16 ist zum Mittelohr 2 hin durch ein rundes Fenster 17 abgeschlossen.

Wenn das Trommelfell 4 durch einen durch den Ohrkanal 1 einfallenden Schall in Schwingung versetzt wird, werden diese Schwingungen über die aus Hammer 6, Amboss 7 und Steigbügel 9

bestehende Ossikelkette zum ovalen Fenster 12 übertragen. Durch die Membran 11 im ovalen Fenster 12 werden in einer im Innenohr 3 vorhandenen Perilymphe Schallwellen angeregt, die durch Haarzellen der Gehörschnecke 13 in Nervenimpulse umge- wandelt werden.

Es sei angemerkt, dass insbesondere die Gehörschnecke 13 stark vereinfacht dargestellt ist. Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Scala Tympani 14 und die Scala Vestibuli 16 über eine in Figur 1 nicht im Einzelnen dargestellte Membrananordnung 18 miteinander wechselwirken.

Zur Verbesserung der Hörfähigkeit des Patienten ist gemäß Figur 1 zwischen dem Schenkel 8 des Amboss 7 und einem an das Mittelohr 2 angrenzenden Mastoid 19 ein Eingangswandler 20 vorgesehen, der beispielsweise ein Schallsensor sein kann, der auf der Basis eines piezoelektrischen Materials hergestellt ist. Durch den Eingangswandler 20 wird eine mechanische Bewegung des Amboss 7 in ein elektrisches Signal umge- setzt, das über eine Leitung 21 einer Verarbeitungseinheit 22 zugeführt wird. Die Verarbeitungseinheit 22 setzt das elektrische Eingangssignal auf eine im Folgenden noch näher beschriebene Weise in ein elektrisches Ausgangssignal um, das über eine Leitung 23 einem Ausgangswandler 24 zugeführt wird. Der Ausgangswandler 24 ist vorzugsweise im Bereich des runden Fensters 17 in das Innenohr 3 implantiert. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt der Ausgangswandler 24 im runden Fenster 17.

über eine weitere Leitung 25 ist die Verarbeitungseinheit 22 mit einem Monitorwandler 26 verbunden, der im Bereich des runden Fensters 17 in das Innenohr 3 implantiert ist.

In Figur 2 ist ein Blockschaltbild der Vorrichtung darge- stellt. Der Eingangswandler 20 erzeugt ein Eingangssignal 27, das der Verarbeitungseinheit 22 zugeführt wird. Die Verarbeitungseinheit 22 erzeugt daraus ein Ausgangssignal 28, mit dem

der Ausgangswandler 24 beaufschlagt wird. Die Umsetzung des Eingangssignals in das Ausgangssignal 28 erfolgt in Abhängigkeit von einem Monitorsignal 29, das vom Monitorwandler 26 erzeugt wird.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Verarbeitungseinheit 22 um einen digitalen Signalprozessor, der das Eingangssignal 27 spektral in Frequenzkanäle zerlegt und in den einzelnen Frequenzkanälen verstärkt, wobei die Phase in den einzelnen Frequenzkanälen in der Regel jeweils so eingestellt ist, dass die Phase des Ausgangssignals 28 am Ort des Monitorwandlers 26 gleich der Phase des natürlichen Schallsignals ist, das über die Ossikelkette vom Trommelfell 4 zum Ort des Monitorwandlers 26 übertragen wird.

Außerdem lassen sich mit der Verarbeitungseinheit 22 Resonanzen frequenzselektiv unterdrücken. Dies sei anhand Figur 3 näher erläutert .

Figur 3 zeigt ein Audiogramm. Entlang der Abszisse des Audiogramms ist die logarithmierte Frequenz zwischen 125 Hz und 8 kHz dargestellt. Die Ordinate zeigt den für das Erreichen der Hörschwelle erforderlichen Schalldruckpegel p in Dezibel (dB) . Die eingetragenen Schalldruckwerte sind jeweils auf das normale Hörvermögen normiert, so dass die Hörkurve eines Patienten mit normalem Hörvermögen entlang 0 Dezibel verläuft. Eine in Figur 3 gestrichelt eingezeichnete Hörkurve 30 gibt das Hörvermögen eines Patienten mit beeinträchtigtem Hörvermögen wider. Typischerweise ist das Hörvermögen bei niedrigen Frequenzen im Bereich zwischen 125 und 500 Hz wenig beeinträchtigt, so dass der Patient auch noch Schallsignale mit einem Schalldruckpegel unterhalb von 10 dB wahrnehmen kann. Zu höheren Frequenzen hin fällt die Hörkurve 30 jedoch stark ab. Bei 4 kHz kann der Patient lediglich Schallsignale mit einem Schalldruckpegel oberhalb 50 dB wahrnehmen. Durch eine entsprechende Verstärkung A, deren Verlauf in Figur 3 durch eine durchgezogene Verstärkungskurve 31 angegeben ist,

lässt sich das reduzierte Hörvermögen kompensieren. Wenn nun aufgrund positiver Rückkopplung zwischen dem Ausgangswandler 24 und dem Eingangswandler 20 eine Resonanz auftritt, kann dies mithilfe des Monitorwandlers 26 erfasst werden. In diesem Fall wird bei der entsprechenden Frequenz eine Verstärkungsreduktion 32 vorgenommen. Im Bereich der Verstärkungsreduktion 32 wird das Eingangssignal weniger verstärkt als in den benachbarten Frequenzbereichen oder sogar gedämpft .

Es sei angemerkt, dass sich Resonanzen auch unterdrücken lassen, indem die Phase des Ausgangssignals 28 geschoben wird. Beispielsweise kann bei Auftreten einer Resonanz die Phase des Ausgangssignals im Frequenzbereich der Resonanz um 180 Grad gedreht werden und so das Auftreten einer Resonanz vermieden werden.

Die Verarbeitungseinheit 22 enthält einen digitalen Signalprozessor mit Filterbank und automatischer Verstärkungsrege- lung mit von der Ausgangsamplitude abhängiger nichtlinearer Kompression im vollen Dynamikbereich für jeden der Frequenz - kanäle. Damit ist in jedem der Frequenzkanäle die Verstärkung individuell so einstellbar, dass sich die passende Verstärkung ergibt. Der digitale Signalprozessor ist in einer ver- kapselten implantierbaren elektronischen Einheit untergebracht. Zur Energieversorgung dient ein Akkumulator, der über eine hermetisch versiegelte Steckverbindung mit der elektronischen Einheit verbunden ist. Der Akkumulator wird mit einem portablen Gerät induktiv durch die Haut hindurch aufgeladen und bei Bedarf durch einen kleinen Eingriff mit Lokalanästhesie ausgetauscht.

Die hier beschriebene Vorrichtung zur Verbesserung der Hörfähigkeit weist eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die Vor- richtung wird die Schwingung des Trommelfells 4 nicht beeinträchtigt. Die Implantierung des Eingangswandlers 20 und des Ausgangswandlers 24 sowie des Monitorwandlers 26 kann mithil-

fe einer posterioren Tympanotomie und Cochleostomie implantiert werden. Dabei kann auf eine Unterbrechung der Ossikelkette verzichtet werden, so dass dem Patienten das Resthörvermögen verbleibt .

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass Merkmale und Eigenschaften, die im Zusammenhang mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, auch mit einem anderen Ausführungsbeispiel kombiniert werden können, außer wenn dies aus Gründen der Kompatibilität ausgeschlossen ist.

Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung der Singular den Plural einschließt, außer wenn sich aus dem Zusammenhang etwas anderes ergibt. Insbesondere wenn der unbestimmte Artikel verwendet wird, ist sowohl der Singular als auch der Plural gemeint.